分子標記在DUS測試中的應(yīng)用展望

周禹 曹慧慧 王巖 黃曉春 谷守國 付麗軍

摘 要：DUS測試是目前世界通用的新品種鑒定方法。該文概述了分子標記的特點及其在DUS測試中的初步應(yīng)用，重點從蔬菜、麥類、中藥方面對分子標記在DUS測試中的發(fā)展和應(yīng)用進行了展望。

關(guān)鍵詞：DUS測試;分子標記;形態(tài)標記

中圖分類號 S642.2? 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）17-0015-02

DUS測試是指對植物的品種進行特異性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和穩(wěn)定性（Stability）（可區(qū)別性）的種植鑒定試驗[1]。依據(jù)新版種子法要求，無論是品種審定、品種登記還是品種權(quán)保護，都必須通過DUS測試。目前，DUS測試主要依據(jù)外部形態(tài)標記來確定，分子標記只作為輔助手段。形態(tài)標記是指植物的外部形態(tài)特征如葉片顏色、形狀、種子結(jié)構(gòu)等特征，而分子標記則是在DNA水平上標記不同生物個體之間的差異。由于生物遺傳物質(zhì)相對穩(wěn)定且同一個體各個器官中遺傳信息一致，因此，分子標記能對任何生育期的任何器官進行檢測。相較于傳統(tǒng)的形態(tài)標記，分子標記具有檢測樣本分布廣（編布整個基因組）、檢測時間短、檢測手段簡單、重復(fù)性好、成本低廉、數(shù)據(jù)兼容性好、技術(shù)不受專利限制等優(yōu)點。隨著分子技術(shù)的不斷積累和發(fā)展，分子標記終將替代傳統(tǒng)的形態(tài)標記成為測試主流方法。

1 分子標記技術(shù)概述

目前，主要的分子標記技術(shù)有RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SNP等，每一種分子標記技術(shù)有自身的優(yōu)缺點（見表1）。

SSR和SNP作為第3代分子標記，其應(yīng)用也較為廣泛，相比于RFLP、RAPD、AFLP技術(shù)具有位點清楚、技術(shù)簡單、檢測結(jié)果可靠性高等優(yōu)點，相繼被國際植物新品種保護聯(lián)盟（UPOV）、國際種子聯(lián)盟（ISF）和國際種子檢驗協(xié)會（ISTA）推薦作為作物品種鑒定和指紋數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的優(yōu)選標記。

2 分子標記在DUS測試中的應(yīng)用

自1999年起，我國開展了小麥品種DNA指紋檢測技術(shù)-SSR標記的研究與檢測工作，在檢測中不斷完善技術(shù)[2]（垂直板電泳技術(shù)平臺）。2011年，基于毛細管熒光電泳平臺的研究與應(yīng)用工作，使檢測通量和效率提高了6～10倍。2014年，基于SNP標記技術(shù)的研發(fā)工作，篩選了小麥品種鑒定候選標記約16000個，建立了基于LGC公司-KASP技術(shù)樣本高通量SNP分型平臺。2016年，從國家冬小麥區(qū)試品種（84份）中篩查出的疑似品種22對（相似系數(shù)GS0.9以上），涉及參試品種12個（14.3%），審定品種12個。2017年，從參試品種（124份）中篩查出的疑似品種128對，涉及參試品種31個（25%），審定品種14個。2018年，從參試品種（117份）中篩查出的疑似品種58對，涉及參試品種22個（18.8%），審定品種21個。

3 分子標記在各種作物DUS測試中研究進展

3.1 蔬菜 2009年，我國率先完成了黃瓜全基因組的測序工作，并構(gòu)建了世界上第一張蔬菜作物全基因組序列圖譜[3]。隨后番茄、大白菜、甜瓜等10多個蔬菜作物的基因組序列圖譜和變異圖譜相繼被公布，并獲得了海量的變異位點。有了這些基礎(chǔ)研究，各研究單位開發(fā)了大量DNA分子標記并應(yīng)用于實踐當中，其中，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心已牽頭完成了基于SSR和SNP標記的西瓜、白菜、黃瓜等主要蔬菜作物的DNA指紋圖譜。同時，大量控制重要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)基因已被克隆和鑒定[4]。如黃瓜苦味，西瓜糖含量[5]，大白菜抗根腫病，橘紅心等，基于這些基因開發(fā)出的功能分子標記已大規(guī)模應(yīng)用于分子標記輔助育種。以上2個方面的研究，為下一步采用DNA分子標記篩選近似品種奠定了良好的基礎(chǔ)，采用DNA分子標記篩選近似品種將指日可待。同時主要蔬菜重要農(nóng)藝性狀功能基因的克隆及相應(yīng)分子標記的不斷應(yīng)用，為DNA分子標記直接作為DUS測試指標提供理論了依據(jù)。

3.2 大麥 中國農(nóng)科院作物所開發(fā)的55k SNP和功能基因芯片，包含近150個功能基因標記[6]。英國國家農(nóng)業(yè)植物研究所做了一系列的研究，試圖將分子標記與大麥的DUS的某些性狀進行關(guān)聯(lián)，取得了較好的進展[7]。無論國內(nèi)國外，科學(xué)家正在尋找表型性狀和分子標記相關(guān)性，并進行了大量的研究，技術(shù)的積累將進一步促進分子標記在DUS測試中的應(yīng)用。

3.3 中藥材 目前，DNA分子遺傳標記技術(shù)主要應(yīng)用于中藥材種質(zhì)資源鑒定、道地性研究，在DUS測試中的應(yīng)用還鮮有報道。道地藥材與非道地藥材在形態(tài)、生藥性狀及化學(xué)成分等特征上表現(xiàn)出了較大的差異[8]，采用傳統(tǒng)的分類學(xué)方法（外部形態(tài)）鑒定具有很大的局限性，無法區(qū)分不同地點種植的同一品種，而分子標記直接作用于基因的遺傳多樣性，具備快速檢測區(qū)分的可能性，因此，從分子標記方面開展中藥DUS測試具有廣闊的前景。同時，不同分子標記還可以用于藥用植物資源保護、遺傳圖譜構(gòu)建及品質(zhì)和抗性育種研究等方面。

4 展望

在當前的技術(shù)水平下，分子標記技術(shù)在DUS測試中僅作為輔助作用，國際組織不排斥分子標記的作用，肯定了分子標記的積極的方面，但外部形態(tài)標記仍是當前DUS測試的主流判定依據(jù)。從發(fā)展角度來看，由于全基因序列與其表達的性狀的位點一一對應(yīng)沒有完全被破解，我們無法將基因位點和性狀表現(xiàn)一一對應(yīng)，但隨著技術(shù)的積累和提高，總有一天我們能夠全面解讀各個基因位點相對應(yīng)的形態(tài)標記，從而降低投入、減少田間種植面積，提高檢測速率和判定效率。

參考文獻

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[8]段銀妹.DNA分子標記在人參屬植物研究中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代中藥研究與實踐，2018，06：74-76.

（責(zé)編：張宏民）